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文档简介

激光辅助搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊是近十年发展起来的最有前途的焊接工艺。激光辅助搅拌摩擦焊（LAFSW）则是最新提出的搅拌摩擦焊技术，在搅拌摩擦焊中，焊接所需的热量来自搅拌头和工件之间摩擦。所以这种工艺需要很大的力，这就导致了搅拌摩擦焊使用的设备多半笨重、昂贵。激光辅助搅拌摩擦焊使用激光作为辅助能源加热工件，可以降低搅拌摩擦焊的焊接成本、同时简化焊接设备。这篇文章论述了使用LAFSW焊接AZ91DMg合金时的情况和使用该中工艺存在的优缺点。为了克服搅拌摩擦焊中存在的不足，如（1）装夹焊接工件的夹具较大，需要很大的力向前移动焊接工具，焊接工具磨损率相对高；（2）使用感应线圈方法辅助加热的缺点是不能保证加热正确的位置，同时焊接搅拌头和夹具装置都受到加热感应线圈的影响，而且感应线圈只能加热导电材料，不能用于非金属和不导电的材料。激光辅助搅拌摩擦焊是由通用铣床和YAG激光器改造而成的。激光能源在旋转搅拌头前面预热工件。这样，搅拌头前面的工件待焊部位的温度上升、塑性增加（插图1）。然后，采用与普通FSW工艺一样的方法连接工件。这时不用较大的夹具装夹就能够保证连接。向前移动搅拌头所需的力也很小，降低了搅拌头的磨损。激光能源具有很精确地控制装置，因此，工件的受热部位很较容易得到控制。2试验的建立在焊接试验中用700-W，具有1064nm波长，多模式Nd：YAG激光系统和通用3-hp转动架立铣床。试件装夹在立铣床平台上，4个23mm销钉，一个材料为高速钢20mm直柄的圆柱形工具嵌入长4mm，9mm搅拌头。通过800m芯5m长的光导纤维把激光束直接传递到焊接工作台。在搅拌头前面光束散焦形成1cm光点（见图片）。用热电偶测量焊接试件的表面温度，激光器的功率为200W时，可以在与焊接速度同步的时间内把试件从室温加热到320度左右，搅拌头的旋转速度为1700rpm。3结论与讨论我们用两个4mm厚的MgAZ91合金试板，按前面描述的参数进行了激光辅助搅拌摩擦焊接，并取得了令人满意的结果（见图2）。因为这项研究仅仅是初级阶段的工作，还需要在工件机械性能和组合工艺的生产能力中发现最佳组合的激光和FSW参数。激光可以用于加热非马氏体材料，像塑性材料和陶瓷。LAFSW焊接这些材料还需要做进一步的研究工作。4结论激光辅助搅拌摩擦焊的已经被证明是一种很有前途的焊接工艺。通过激光预热工件，可以降低搅拌摩擦焊焊接过程中所需的外力，这种改进方法可以简化设备，从而使得降低焊接成本成为可能。另外，还可以提高的焊接速度。根据WELDINGJOURNAL中的Laser-AssisteFriction
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